YORKTOWN HEIGHTS, N.Y., 23 settembre 2024/PRNewswire/ -- IBM (NYSE: IBM) ha annunciato oggi un nuovo foundation model di intelligenza artificiale per una serie di casi di utilizzo del meteo e del clima, disponibile in open-source per le comunità scientifiche, di sviluppatori e di imprese. Sviluppato da IBM e dalla NASA, con il contributo dell'Oak Ridge National Laboratory, il modello offre un modo flessibile e scalabile per affrontare una serie di sfide legate al meteo a breve termine e alle proiezioni climatiche a lungo termine.

Grazie al suo design unico e al suo addestramento, il foundation model per il meteo e il clima può affrontare molte più applicazioni rispetto ai modelli di intelligenza artificiale meteorologica esistenti, come illustrato in un documento recentemente pubblicato su arXiv, “Prithvi WxC: Foundation Model for Weather and Climate”. Le potenziali applicazioni includono la creazione di previsioni mirate basate su osservazioni locali, l'individuazione e la previsione di modelli meteorologici critici, il miglioramento della risoluzione spaziale delle simulazioni climatiche globali e il miglioramento della rappresentazione dei processi fisici nei modelli numerici meteorologici e climatici. In un esperimento descritto nel documento sopra citato, il foundation model ha ricostruito accuratamente le temperature superficiali globali da un campione casuale di solo il cinque per cento dei dati originali, suggerendo un'applicazione più ampia ai problemi di assimilazione dei dati.

Questo modello è stato pre-addestrato su 40 anni di dati di osservazione della Terra provenienti dalla Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) della NASA. Come foundation model, ha un'architettura unica che consente di adattarlo a scale globali, regionali e locali. Questa flessibilità lo rende adatto a una serie di studi meteorologici.

Questo foundation model è disponibile per il download su Hugging Face, insieme a due versioni perfezionate del modello che gestiscono applicazioni scientifiche e industriali specifiche. Le versioni sono:

•   Downscaling dei dati climatici e meteorologici: una pratica meteorologica comune è il downscaling, che consiste nell'ottenere risultati ad alta risoluzione da variabili a bassa risoluzione. I dati di input tipici includono la temperatura, le precipitazioni e i venti di superficie, ognuno dei quali può avere risoluzioni diverse. Il modello può rappresentare i dati meteorologici e climatici con una risoluzione fino a 12x, generando previsioni e proiezioni climatiche localizzate. Il modello di downscaling perfezionato è disponibile alla pagina IBM Granite su Hugging Face.

•   Parametrizzazione delle onde gravitazionali: le onde gravitazionali sono onnipresenti in tutta l'atmosfera e possono influenzare molti processi atmosferici legati al clima e alle condizioni metereologiche, come la formazione delle nuvole e la turbolenza degli aerei. Tradizionalmente, i modelli numerici climatici esistenti non hanno catturato sufficientemente le onde gravitazionali, il che porta a incertezze in termini di come esattamente le onde gravitazionali possano influenzare i processi climatici. Questo modello di base meteorologico e climatico può aiutare gli scienziati a stimare meglio la generazione di onde gravitazionali, a migliorare l'accuratezza dei modelli numerici meteorologici e climatici e a limitare l'incertezza nella simulazione di eventi meteorologici e climatici futuri. Questo modello di parametrizzazione delle onde gravitazionali viene rilasciato come parte della famiglia di modelli NASA-IBM Prithvi su Hugging Face.

"Far progredire gli studi della Terra della NASA a beneficio dell'umanità significa fornire una scienza applicabile in modalità utili alle persone, alle organizzazioni e alle comunità. I rapidi cambiamenti a cui stiamo assistendo sul nostro pianeta richiedono questa strategia per rispondere all'urgenza del momento”, ha dichiarato Karen St. Germain, direttore della Earth Science Division della Science Mission Directorate della NASA. "Il foundation model della NASA ci aiuterà a produrre uno strumento che le persone potranno utilizzare: proiezioni meteorologiche, stagionali e climatiche per aiutare a prendere decisioni su come prepararsi, rispondere agli eventi e mitigarli". 

"Questo ambito ha visto l'emergere di modelli di AI di grandi dimensioni che si concentrano su un set di dati fisso e su un singolo caso d'uso, principalmente sulle previsioni. Abbiamo progettato il nostro foundation model per il meteo e il clima per andare oltre queste limitazioni, in modo da poterlo adattare a una varietà di input e di utilizzi”, ha dichiarato Juan Bernabe-Moreno, Direttore di IBM Research Europe (Regno Unito e Irlanda) e Accelerated Discovery Lead di IBM per il clima e la sostenibilità. "Ad esempio, il modello può essere eseguito sia sull'intera terra che in un contesto locale. Con una tale flessibilità dal punto di vista tecnologico, questo modello è adatto ad aiutarci a comprendere fenomeni meteorologici come gli uragani o i fiumi atmosferici, a ragionare sui futuri rischi climatici potenziali aumentando la risoluzione dei modelli climatici e, infine, a migliorare la nostra comprensione degli imminenti eventi meteorologici critici".

"In qualità di istituto di ricerca e struttura di calcolo di prim'ordine, ci concentriamo sul supporto ai team per la realizzazione di scoperte di ricerca in molte aree della scienza”, ha dichiarato Arjun Shankar, direttore del National Center for Computational Sciences dell'Oak Ridge National Laboratory. "La nostra collaborazione con IBM e la NASA per sostenere la creazione del foundation model  meteorologico e climatico Prithvi è stata una parte fondamentale del nostro obiettivo di mettere a disposizione l'innovazione dell’informatica e dell’analisi dei dati per problemi di importanza nazionale, in questo caso, per le applicazioni meteorologiche e climatiche, che necessitano di una scienza computazionale continua e di miglioramenti delle competenze dei modelli per essere efficaci".

IBM ha già collaborato con Environment and Climate Change Canada (ECCC) per verificare la flessibilità del modello con altri casi d'uso per le previsioni meteorologiche. Con questo modello, l'ECCC sta esplorando le previsioni di precipitazione a brevissimo termine utilizzando una tecnica chiamata precipitation nowcasting, che prevede l'inserimento di dati radar in tempo reale. Il team sta anche effettuando dei test per l'approccio di downscaling dalle previsioni dei modelli globali con una risoluzione da 15 km a km su scala.

Questo modello meteorologico e climatico fa parte di una più ampia collaborazione tra IBM Research e la NASA per utilizzare la tecnologia di AI con l’obiettivo di esplorare il nostro pianeta e si unisce alla famiglia dei foundation model dell’AI. L'anno scorso, IBM e la NASA hanno reso il foundation model di AI geospaziale Prithvi il più grande modello di AI geospaziale open-source disponibile su Hugging Face. Da allora, questo modello geospaziale è stato utilizzato da governi, aziende e istituzioni pubbliche per esaminare i cambiamenti nei modelli di catastrofe, nella biodiversità, sul territorio e in altri processi geofisici. Il foundation model e il modello di parametrizzazione delle onde gravitazionali sono accessibili attraverso la pagina NASA-IBM Hugging Face e il modello di downscaling è accessibile attraverso la pagina IBM Granite Hugging Face.

Informazioni su IBM
IBM è un’azienda leader a livello mondiale nel settore del cloud ibrido, dell’AI e dei servizi alle imprese e opera con le imprese di oltre 175 Paesi aiutandole a capitalizzare sugli insight dei loro dati, a semplificare i processi aziendali, a ridurre i costi e a ottenere un vantaggio competitivo nei loro settori d’industria. Quasi 4.000 enti governativi e aziende in aree infrastrutturali critiche come quelle dei servizi finanziari, delle telecomunicazioni e sanità si basano sulla piattaforma cloud ibrida di IBM e su Red Hat OpenShift per realizzare la loro trasformazione digitale in modo rapido, efficiente e sicuro. Le innovazioni di IBM nell’ambito dell’AI, del quantum computing, delle soluzioni cloud specifiche per settore d’industria e nei servizi sono offerte con opzioni open e flessibili. Tutto questo è supportato dal ben noto impegno di IBM per la trasparenza, la responsabilità, l'inclusività e il servizio. Per maggiori informazioni, visitate il sito www.ibm.com.

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